CN106832670A - 高强度pvc导热复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导热复合材料领域,具体地说是一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法。该高强度PVC导热复合材料的原料重量比为:石墨:5‑18%、氮化铝:0.1‑0.9%、纳米氧化铝:0.6‑2.5%、氮化硼:0.3‑1.2%、偶联剂:0.05‑0.5%、分散剂:0.3‑1.5%,其余为PVC粉,制备方法为将原料按比例混匀后置于振动罐内振动100‑120 min,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,高温热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。本发明的高强度PVC导热复合材料具有良好的导热性能的同时,还兼具很好的抗拉强度,且制备方法反应效率高,节约能源,无工业废料,生产成本低,市场前景好。
Description
技术领域
本发明涉及导热复合材料领域,具体地说是一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法。
背景技术
PVC(聚氯乙烯)是五大通用树脂之一,国内外生产量极大,应用范围广阔。日常生活中的很大一部分产品都由PVC制备,但是其自身存在的一些缺陷,如低导热性、机械强度低等,大大限制了其应用范围。将低导热PVC制备成导热性能良好且高强度的复合材料,将可以扩大PVC在LED照明、汽车、加热/冷却/制冷等领域的应用。
在PVC导热复合材料制备方法方面,利用密炼机将PVC基体与石墨粉体按照一定比例密炼塑化,再放入双螺开炼机挤出造粒,用平板硫化机热压成型。根据加工方式和对原料要求的不同,加工方法可分为:熔融混合、研磨混合、溶液共混、粉末混合。
熔融混合是将导热填料粉末与熔融PVC借助混炼设备混合,然后加工成型。此方法在熔融混炼的过程中需要高温和较长时间进行混炼,因此会有有毒气体如Cl2放出,不利于环保,且需要高温高耗能的操作过程,从经济角度考虑,成本较高。但该方法现在广泛应用于塑料制品业,其工艺成熟,板材机械性能好。
研磨混合:研磨混合法是将PVC与导热填料经过研磨,使其均匀混合,再进行熔融浇铸成型。研磨法工艺手段相对简单,但每次处理量非常少,研磨过程中误差也高,不适于工业生产。
溶液共混:该法是将PVC溶于适当的溶剂中,均匀分散导热填料于溶液中,蒸发以后,将PVC与导热填料混合物熔融浇铸,挤出或模压成型。此方法污染高,溶剂的回收和无毒化是非常难攻克的技术难点,环保效应差。
粉末混合:粉末混合法是目前最具有前景的应用技术,并且环保效应强。该方法往往存在着填充料分散不均匀的问题,导致材料成分不均一,性能不稳定。
发明内容
本发明的目的是克服PVC低导热性和低机械强度的问题,提供一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法。
本发明的方案是通过这样实现的:
一种高强度PVC导热复合材料,其原料重量比为:石墨:5-18%、氮化铝:0.1-0.9%、纳米氧化铝:0.6-2.5%、氮化硼:0.3-1.2%、偶联剂:0.05-0.5%、分散剂:0.3-1.5%,其余为PVC粉。
优选的,高强度PVC导热复合材料原料重量比为:石墨:8-15%、氮化铝:0.3-0.6%、纳米氧化铝:0.9-2.0%、氮化硼:0.6-1.0%、偶联剂:0.1-0.3%、分散剂:0.5-1.2%,其余为PVC粉。
优选的,高强度PVC导热复合材料原料重量比为:石墨:11%、氮化铝:0.4%、纳米氧化铝:1.2%、氮化硼:0.9%、偶联剂:0.2%、分散剂:0.8%,其余为PVC粉。
优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。
优选的,所述分散剂为石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种以上。
上述高强度PVC导热复合材料的制备方法,该方法是将石墨:5-18%、氮化铝:0.1-0.9%、纳米氧化铝:0.6-2.5%、氮化硼:0.3-1.2%、偶联剂:0.05-0.5%、分散剂:0.3-1.5%和PVC粉混匀,将混匀后的原料置于振动罐内振动100-120 min,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,高温热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。
优选的,所述振动罐内壁为聚四氟乙烯,振动罐的振动频率为45-55Hz,振幅为5-8mm,振动力为12000-15000N,振动功率为0.8-1kw。
优选的,所述高温热压其条件为压力6-10MP、温度160-180℃,热压10~20min。
本发明实现的技术原理是:石墨、氮化铝、纳米氧化铝、氮化硼在偶联剂、分散剂和振动罐振动作用下,均匀地分散在PVC基体中,复合材料内部形成更为密集的导热网络,导热性能增强,同时各金属元素赋予复合材料更高的机械强度。
本发明具备以下良好效果:
(1)本发明的高强度PVC导热复合材料具有良好的导热性能。
(2)本发明的高强度PVC导热复合材料具有良好的机械强度,其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50MPa以上。
(3)本发明制备方法过程没有Cl2排放,无工业废料产生,且过程中不需添加有毒有害化学试剂,环保效应强,生产成本低,市场前景好。
具体实施方式
以下结合实施例和描述本发明一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法,这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。
实施例1
一种高强度PVC导热复合材料,其原料重量比为:石墨:11%、氮化铝:0.4%、纳米氧化铝:1.2%、氮化硼:0.9%、偶联剂:0.2%、分散剂:0.8%,其余为PVC粉,所述偶联剂为硅烷偶联剂,所述分散剂为石蜡和硬脂酸钡。
制备该高强度PVC导热复合材料的方法,是将石墨:11%、氮化铝:0.4%、纳米氧化铝:1.2%、氮化硼:0.9%、硅烷偶联剂:0.2%、分散剂石蜡和硬脂酸钡:0.8%以及PVC粉混匀,将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动100 min,振动频率为45Hz,振幅为5mm,振动力为12000N,振动功率为0.8kw,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,在压力6MP、温度160℃下热压10min,热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。
实施例2
一种高强度PVC导热复合材料,其原料重量比为:石墨:5%、氮化铝:0.9%、纳米氧化铝:0.6%、氮化硼:1.2%、偶联剂:0.05%、分散剂:1.5%,所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂,所述分散剂为石蜡和硬脂酸钙。
制备该高强度PVC导热复合材料的方法,是将石墨:5%、氮化铝:0.9%、纳米氧化铝:0.6%、氮化硼:1.2%、钛酸酯类偶联剂:0.05%、分散剂石蜡和硬脂酸钙:1.5%以及PVC粉混匀,将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动120 min,振动频率为55Hz,振幅为8mm,振动力为15000N,振动功率为1kw,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,在压力10MP、温度180℃下热压20min,热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。
实施例3
一种高强度PVC导热复合材料,其原料重量比为:石墨:18%、氮化铝:0.1%、纳米氧化铝:2.5%、氮化硼:0.3%、偶联剂:0.5%、分散剂:0.3%,所述偶联剂为硅烷偶联剂,所述分散剂为石蜡和硬脂酸钡。
制备该高强度PVC导热复合材料的方法,是将石墨:18%、氮化铝:0.1%、纳米氧化铝:2.5%、氮化硼:0.3%、硅烷偶联剂:0.5%、分散剂石蜡和硬脂酸钡:0.3%以及PVC粉混匀,将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动110min,振动频率为50Hz,振幅为6mm,振动力为14000N,振动功率为0.9kw,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,在压力8MP、温度170℃下热压15min,热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。
实施例4
一种高强度PVC导热复合材料,其原料重量比为:石墨:15%、氮化铝:0.6%、纳米氧化铝:1.8%、氮化硼:0.7%、偶联剂:0.4%、分散剂:1.2%,其余为PVC粉,所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂,所述分散剂为石蜡和硬脂酸钙。
制备该高强度PVC导热复合材料的方法,是将石墨:15%、氮化铝:0.6%、纳米氧化铝:1.8%、氮化硼:0.7%、钛酸酯类偶联剂:0.4%、分散剂石蜡和硬脂酸钙:1.2%以及PVC粉混匀,将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动120 min,振动频率为45Hz,振幅为5mm,振动力为13000N,振动功率为0.8kw,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,在压力10MP、温度165℃下热压18min,热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。
本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明,权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围,而上述的说明并未指出本发明参数的范围,因此,在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变,都应当认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.一种高强度PVC导热复合材料,其特征在于,其原料重量比为:石墨:5-18%、氮化铝:0.1-0.9%、纳米氧化铝:0.6-2.5%、氮化硼:0.3-1.2%、偶联剂:0.05-0.5%、分散剂:0.3-1.5%,其余为PVC粉。
2.根据权利要求1所述的高强度PVC导热复合材料,其特征在于,其原料重量比为:石墨:8-15%、氮化铝:0.3-0.6%、纳米氧化铝:0.9-2.0%、氮化硼:0.6-1.0%、偶联剂:0.1-0.3%、分散剂:0.5-1.2%,其余为PVC粉。
3.根据权利要求2所述的高强度PVC导热复合材料,其特征在于,其原料重量比为:石墨:11%、氮化铝:0.4%、纳米氧化铝:1.2%、氮化硼:0.9%、偶联剂:0.2%、分散剂:0.8%,其余为PVC粉。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高强度PVC导热复合材料,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。
5.根据权利要求1-3任一项所述的高强度PVC导热复合材料,其特征在于,所述分散剂为石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种以上。
6.一种高强度PVC导热复合材料的制备方法,其特征在于,该方法是将石墨:5-18%、氮化铝:0.1-0.9%、纳米氧化铝:0.6-2.5%、氮化硼:0.3-1.2%、偶联剂:0.05-0.5%、分散剂:0.3-1.5%和PVC粉混匀,将混匀后的原料置于振动罐内振动100-120 min,使各成分均匀分散到PVC基体中,取出振动后的反应物,填充于平板硫化机的模具中,高温热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。
7.根据权利要求6所述的高强度PVC导热复合材料的制备方法,其特征在于,所述振动罐内壁为聚四氟乙烯,振动罐的振动频率为45-55Hz,振幅为5-8mm,振动力为12000-15000N,振动功率为0.8-1kw。
8.根据权利要求7所述的高强度PVC导热复合材料的制备方法,其特征在于,所述高温热压其条件为压力6-10MP、温度160-180℃,热压10~20min。
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